维生素D受体多态性的研究进展

许笑雷(综述)，赵 琳(审校)

(昆明医科大学第二附属医院儿科，昆明 650500)

随着老龄化社会的到来，骨质疏松在世界常见病、多发病中位居第7位，据统计70～80岁的人发病率几乎为100%，成为老年人常见病之一[1-2]。骨质疏松易发生骨折，严重影响老年人的生活质量。骨质疏松是多基因调控、遗传性疾病[3]。研究发现，儿童时期骨密度持续增长对提高成年早期的骨峰值有重要作用，是影响获得最佳骨峰值的关键时期[4]。Morrison等[5]研究表明，维生素D受体(vitamin D receptor,VDR)与骨密度相关以来，国内外学者进行了大量的研究，得出了许多相关性的结论，临床意义重大，现对VDR多态性与骨密度的关系予以综述。

1 VDR的多态性最新研究

1.1VDR VDR为亲核蛋白，属于类固醇激素、甲状腺受体超家族的成员。VDR是一种配体依赖的核转录因子，在维持机体钙磷代谢、调节骨骼代谢方面起重要作用。VDR基因位于第12号染色体(12q13～14)，长度>100 kb，由9个外显子和8个内含子组成，其多个位点的多态性导致其转录效率不同，从而影响维生素D的结合及活性发挥[6]。维生素D是人体骨骼代谢的核心调控因子，其中VDR起着重要作用，即使VDR表达数量或活性出现轻微差异，通过基因网的成倍放大效应，也可引起其下游基因表达的明显差异，导致某些疾病的发生，如维生素D缺乏性佝偻病、老年性骨质疏松等，从而影响人体的健康。

1.2VDR多态性的影响因素 VDR基因的单个碱基突变在人群中有一定的频率，其中BsmⅠ、ApaⅠ、TaqⅠ、FokⅠ被普遍认为是遗传因素的主要位点，其中BsmⅠ和ApaⅠ酶切位点位于第8内含子上，TaqⅠ位于第9外显子上，FokⅠ酶切位点位于基因的5′端。不同基因、不同位点对基因转录及蛋白表达有很大的影响，在不同人群甚至不同个体中极易引起VDR基因多态性的表达，称为单核苷酸多态性，其发生率高达0.1%[7]。VDR等位基因分布有种族特异性，BsmⅠ的B位点基因频率在白种人分布为42%，黑种人为34%。韩昕等[8]检测了北京地区230名健康汉族男性VDR基因FokⅠ多态性位点基型，结果显示，FokⅠ位点FF、Ff、ff基因型的频率分别为：FF 36.96%、Ff 46.96%、ff 16.08%，与Morita等[9]所报道的FF 38.7%、Ff 47.7%、ff 13.6%接近，而与Gross等[10]对白种人研究得出的结果FF 31%、Ff 55%、ff 13%存在一定差异。郑敏等[11]研究发现，中国广西地区儿童VDR基因FokⅠ多态性分布频率有其自身的特点，VDR FF、Ff、ff 在研究人群的分布频率分别为29.85%、48.13%、22.02%，F、f等位基因频率为54.66%和45.34%。对高加索人的ApaⅠ研究显示，A等位基因频率占绝大多数[5]。黄琪仁等[12]对上海人群ApaⅠ研究a等位基因频率占70.2%。姜夏等[13]研究发现，朝鲜族人群A和a等位基因频率分别为33%和67%；汉族分别为52%和48%，两者差异有显著性。以上研究说明，VDR基因位点多态性分布存在种族差异。胡明月等[14]研究发现，VDR基因BsmⅠ位点的多态性与体育锻炼存在交互作用，交互作用系数为3.208，VDR基因多态性与环境因素存在交互作用。张鹏鹏等[15]研究发现，高纬度人群f等位基因频率高于低纬度人群，高纬度人群B等位基因频率低于低纬度人群；总人群及亚组人群3个遗传模型分析均显示，佝偻病组f等位基因暴露比低于对照组，且低纬度人群较高纬度差异更显著；BsmⅠ：总人群显性、共显性模型，高纬度人群3个遗传模型分析均提示，佝偻病组B等位基因暴露比高于对照组，差异有统计学意义，但低纬度人群暴露比的差异无统计学意义；ApaⅠ：仅在总人群隐性模型分析中发现多态性与佝偻病易患性、关联性有统计学意义；TaqⅠ：仅在总人群与高纬度人群隐性模型分析中发现多态性与佝偻病易患性关系有统计学意义。说明VDR的基因型与个体因素等也有关系。

1.3VDR对骨代谢的影响 研究表明，VDR基因多态性与1,25(OH)2D3和钙代谢相关[16]。VDR基因多态性与人骨骼生理参数的正常变异有关，因此VDR基因被认为是调控骨钙代谢平衡的候选基因之一。钙的吸收机制比较复杂，其中维生素D通过诱导钙结合蛋白参与钙吸收过程，它既能控制和调节钙的吸收和平衡，又是调节骨代谢的重要体液因子，这些功能的实现需要通过1，25(OH)2D3与活化的细胞核内受体，即VDR相结合，从而调节维生素D靶基因的转录水平发挥作用。目前发现的与钙代谢关系最为密切的是第8内含子上的Bsm，一般用b表示此内切酶多态性位点，而用B表示缺乏此多态性位点。Kurabayashi等[17]研究发现，Bb基因型的骨钙素和骨碱性磷酸酶水平较bb基因型高20%～30%。Scopacasa等[18]研究发现，在低钙摄入情况下，BB基因型个体钙的吸收率低于bb基因型个体，而在高钙摄入的情况下，这一效应在两组之间的差别不明显。Eelen等[19]研究发现，VDR 基因FokⅠ位点多态性可预测儿童钙吸收和骨密度水平，ff基因型个体钙的吸收率及骨密度水平低于FF基因型个体。Ames等[ 20]也对72例7～12岁的健康儿童的FokⅠ位点进行了研究，得出FF型个体比Ff和ff有更高的钙吸收值。由此可见，VDR基因FokⅠ位点多态性与营养性佝偻病具有相关性。黄振武等[16]在分析受试者VDR基因BsmⅠ或FokⅠ酶切多态性分布的基础上，发现VDR基因BsmⅠ或FokⅠ酶切不同,育龄妇女膳食钙的表观吸收率不同，呈现Bb

2 VDR基因多态性与骨密度的关系

2.1VDR基因对骨峰值的影响 骨密度通常指骨矿物质密度，是评价骨量、预测骨质疏松、骨折等疾病易患性的重要指标，人体腰椎、股骨颈是早期监测骨密度的最敏感位点。骨量峰值代表个体一生中所能达到的最大骨密度值或骨矿含量值，骨量峰值的高低与原发性骨质疏松症发生密切相关。目前研究表明，提高儿童、青少年时期所积累的骨量使骨量峰值达到最高可有效预防原发性骨质疏松症的发生[21]。遗传因素对BMD的影响可达60%～80%，尤其是对峰值BMD更加明显。VDR基因FokⅠ多态性将改变转录的起始点，影响蛋白质结构及功能。有研究提示，VDR基因FokⅠ多态性可能影响膳食钙吸收，不同基因型之间钙吸收率不同，FF>Ff>ff，这可能导致不同基因型间骨量的差异[22]。范勇等[23]选取湖北省浠水县213例6～10岁儿童作为研究对象，结果显示，VDR-FokⅠ基因分布频率是FF 25.8%，Ff 62.0%，ff 12.2%；FF基因型携带者体质量、体质量指数、BMD和血清钙水平最高，FF基因对应较高的BMD，Ff对应较低的BMD，ff的BMD介于两者之间，3组基因型骨密度比较，差异有统计学意义。Abrams等[24]研究发现，VDR基因位点FokⅠ多态性通过作用于钙的吸收进而影响骨质的增加，由于FF基因型对应较高的BMD和血钙水平，表明在不同基因型的携带者中FF基因型更有利于骨钙代谢。

2.2VDR基因对骨密度的影响 Horst-Sikorska等[25]发现，等位基因f对VDR基因多态性和骨密度存在一定的影响。通过多项研究表明VDR基因FokⅠ多态性影响BMD的发育[23]。Eelen等[19]研究发现，VDR基因FokⅠ位点多态性可预测儿童钙吸收和骨密度水平，ff基因型个体钙的吸收率及骨密度水平低于FF基因型个体。研究发现，VDR基因Fok I酶切位点多态性与BMD相关，由于F型VDR基因5 C端的ATG突变为ACG，当f型VDR基因从第一位起始密码子ATG开始转录时，F型VDR基因却从下游6个核苷酸后存在ATG起始密码子开始转录[10]。因此，F位点的VDR蛋白质较f位点短3个氨基酸长度，故与配体亲和力、mRNA的稳定性和转运的活力较f位点高，从而增加肠道对钙的吸收而增加BMD。另外，VDR基因因遗传因素、种族差异、地理或环境因素不同，均可通过影响VDR基因表达，进而影响BMD。VDR基因和骨密度有一定的相关性，可应用VDR基因预测骨密度，但是还有一部分研究未能证实VDR基因多态性与骨量的关联。Kaneko等[26]发现VDR基因多态性与蒙古儿童佝偻病无相关性。目前还难以解释造成这种矛盾的原因，骨代谢的机制很复杂，并非由一个基因决定的骨代谢，不仅由多种基因参与代谢过程，环境因素对其也有很大的影响。另外，VDR基因各多态位点上等位基因组合与骨密度的关系密切。基因间的交互作用也比较明显，如钙敏感蛋白受体、骨钙素受体、雌激素受体基因及胶原基因(胶原Ⅰ型SP1位点)对骨代谢都有一定的影响,并在骨代谢过程中同VDR基因产生交互作用。目前对VDR基因单核苷酸多态性影响VDR功能的途径尚需进一步研究。

3 小 结

维生素受体基因与骨量变化有密切关系，VDR基因对钙的吸收及补充有十分显著的影响，膳食中钙长期摄入不足，不仅影响儿童的生长发育和骨密度，也会影响中老年人的骨健康。研究VDR多态性与骨密度的关系是当前的一个重点课题，随着分子生物学的发展，人们对VDR的分子结构已较清楚，并对其结构和功能及其VDR介导的转录激活及机制、磷酸化、转录活性等方面有了较深入的认识。VDR对骨代谢的遗传机制尚需进一步研究，在老年性骨质疏松、儿童佝偻病等疾病的诊断中，应用VDR基因与其他基因共同检测可预测疾病风险。

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